CN102120843B - 一种亚纳米增强增韧透明母料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亚纳米增强增韧透明母料及其制备方法，以重量百分比计，包含亚纳米粉体70％至85％，分散剂1％至5％，润滑剂0.3％至1％，偶联剂1％至3％，热稳定剂0.3％至0.5％，抗氧剂0.1％至0.5％和载体树脂10％至25％。本发明先将亚纳米粉体投入到高速混合机中选择高速档进行搅拌并加热，加入偶联剂处理三分钟，然后加入其他原料，待高速混合机搅拌混合均匀后放料冷却，然后破碎，并通过挤出造粒设备挤出造粒。本发明解决了现有技术中塑料薄膜在使用普通母料后力学性能下降，特别是透光率和透明度下降的问题；在降低成本的同时，提高薄膜制品的力学性能，同时实现增强增韧，并且可以用于食品和医药领域。

Description

一种亚纳米增强增韧透明母料及其制备方法

技术领域

本发明涉及无机粉体改性高分子聚合物领域，具体地说是一种亚纳米增强增韧透明母料及其制备方法。

背景技术

塑料填充改性母料自二十世纪八十年代初投入市场以来，由于其价格低廉，产品性能优异，可改善塑料制品的某些物理特性，替代合成树脂，且生产工艺简单、投资较小、具有显著的经济效益和社会效益。因而，塑料填充改性母料是近年来发展最快的塑料工业中的新行业，已成为塑料加工工业的重要部分和塑料制品的主要添加材料之一。

我国已成为塑料制品生产的世界大国，仅次于美国，产年量超过4000万吨，而且还在以两位数的增长速度持续快速地发展着。塑料制品的大量使用，在带给人类社会方便、快捷、实用和高效的同时，也因在使用后被随意丢弃或在回归自然时会对生态环境带来不良影响，特别是地膜、塑料包装袋等一次性使用塑料制品无论是残留在土壤中，还是作为固体垃圾一部分被填埋、焚烧都会给生态环境带来问题，被社会称之为“白色污染”。随着环保意识的增强，寻求解决白色污染的呼声逐渐高涨，而无机粉体改性高分子聚合物是行之有效的方法之一，如日本方便袋国标要求其中碳酸钙含量必须30％以上，这样不仅节约有限的石油资源，而且有利于环保，焚烧不冒烟，不融滴，不产生有毒气体。另一方面，随着后石油时代的临近，原油价格一路飞涨，各种树脂也必然随之水涨船高，在此大背景下，众多塑料加工企业不堪重负，陷入举步维艰的境地。面对原材料涨价而制品不涨价，只有依靠无机粉体改性来解决。

中国发明专利CN1181128C公开了一种聚烯烃填充母料及其生产方法，所采用无机粉体为碳酸钙，没有提及粉体粒径；中国发明专利CN10032132C公开了一种透明薄膜母料及其制备方法，所采用无机粉体为2000％至2500目滑石粉，平均粒径5％至8微米；中国发明专利CN100398586C公开了一种塑料薄膜用填充母料及其制备方法，所采用无机粉体为滑石粉和碳酸钙的复配物，平均粒径5％至8微米；以上所述母料在塑料薄膜中添加会降低薄膜制品的透明度和光泽度，造成薄膜制品力学性能的下降。中国发明专利CN101367970A公开了一种专用于透明塑料的新材料及其制备方法，所采用无机粉体为1250目的二氧化硅微细粉；中国发明专利CN101348586A公开了一种透明增强填充母料及其制备方法，所采用无机粉体为1200％至1500目透明玻璃粉；上面所述两种母料所用粉体莫氏硬度为6左右，对加工设备磨损大。中国发明专利CN100592979C公开了一种聚烯烃全透明母粒及其制备方法，所采用无机粉体为1250目的元明粉，为一种水溶性无机盐，严重腐蚀加工设备，不能用于食品包装。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供一种亚纳米增强增韧透明母料及其制备方法，以解决现有技术中塑料薄膜在使用普通母料后力学性能下降，特别是透光率和透明度下降的问题；在降低成本的同时，提高薄膜制品的力学性能，同时实现增强增韧，并且可以用于食品和医药领域。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种亚纳米增强增韧透明母料，包含亚纳米粉体、分散剂、润滑剂、偶联剂、热稳定剂、抗氧剂为和载体树脂；以重量百分比计，亚纳米粉体为70％至85％，分散剂为1％至5％，润滑剂为0.3％至1％，偶联剂为1％至3％，热稳定剂为0.3％至0.5％，抗氧剂为0.1％至0.5％，载体树脂为10％至25％。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的亚纳米粉体为平均粒径小于500纳米的沉淀硫酸钡。

上述的分散剂为聚乙烯蜡，石蜡，EVA蜡，氧化聚乙烯蜡，蒙旦酸蜡，精蜡，微粉蜡，AClyc低分子量离聚物和超分散剂中的至少一种。

上述的润滑剂为具有内外润滑功能的助剂；偶联剂为具有偶联作用的助剂；热稳定剂为硬脂酸盐；抗氧剂为具有抗氧化效果的助剂；载体树脂为乙烯类聚合物。

上述的润滑剂为EBS，改性EBS和油酸酰胺中的至少一种。

上述的偶联剂为硬脂酸、脂肪酸、硅烷、铝酸酯、钛酸酯、磷酸酯和硼酸酯中的至少一种。

上述的热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸钡中的至少一种。

上述的抗氧剂为1010抗氧剂、1076抗氧剂、264抗氧剂和300抗氧剂中的至少一种。

上述的载体树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性聚乙烯和茂金属聚乙烯中的至少一种。

本发明的一种亚纳米增强增韧透明母料的制备方法，以重量百分比计，将亚纳米粉体70％至85％投入到高速混合机中选择高速档进行搅拌并加热到105℃至115℃后，加入偶联剂1％至3％处理三分钟，然后加入润滑剂0.3％至1％、热稳定剂0.3％至0.5％、抗氧剂0.1％至0.5％、分散剂1％至5％和载体树脂10％至25％，待高速混合机搅拌混合均匀后放料冷却，然后破碎，并通过挤出造粒设备在90℃至170℃下挤出造粒；挤出造粒设备为单螺杆挤出机、往复式挤出机，双螺杆挤出机，三螺杆挤出机，双阶挤出机或双转子挤出机。

与现有技术相比，本发明的一种亚纳米增强增韧透明母料在各方面具有的优点如下：

1、产品的挤出成型：

①由于纳米级微粒较窄的粒径分布和特殊的表面处理，加入改性剂后可以降低挤出体系压力，从而能提高螺杆转速来提高产品的生产效率；

②改性剂的加入降低了混合料体系的粘度，使熔体均匀，且改性剂的热膨胀系数较低可降低背压，利于混合料挤出，从而能增加单位时间内的挤出量；

③由于改性剂的高导热性，所以产品冷却成型速度较快，使产品出现各项异性，有利于产品机械性能的提高；

④加入该改性剂可以改善生产中工艺的稳定性，优化生产工艺；

⑤添加改性剂后提高产品的挺括性，改性剂可以替代原有配方中的聚烯烃使用，并为降低产品厚度提供可能；

⑥添加改性剂可以减少色母粒的用量，并能保持挤出机内清洁；

2、产品的机械强度：

①在生产配方中添加适当比例的改性剂，对产品的物理性能有所改善；

②提高落锤冲击强度；

③提高撕裂强度；

④提高割线模量；

⑤提高薄膜封口强度；

3、产品的密度及尺寸：

①由于改性剂中加入了经特殊处理的微粒，微粒均匀的分布于混合体系内，与树脂分子紧密的结合，所以加入改性剂后产品的比重会有所增加；

②如生产线没有自动的尺寸控制系统，添加改性剂后需重新校准产品尺寸；

4、产品的透明性：

①随着改性剂在产品中含量的增加，产品的透明度会降低。低压透明薄膜产品中添加15％改性剂基本上不影响薄膜的透光性；高压透明薄膜产品中添加10％改性剂基本上不影响薄膜的透光性；管材和板材可以根据透明性要求相应调整添加比例；如果是白色薄膜制品中，可替代部分白色母料使用，母料添加到30％仍然能维持制品良好的拉伸强度和光亮度；

②产品的透氧率和透水率；

③添加改性剂后产品对氧气和水蒸气的阻隔性均有提高；

5、产品的装饰印刷：

①加入该改性剂后可以使产品产生持久的表面张力，降低了生产中电晕的处理强度，使印刷油墨不易掉色，有利于产品的印刷；

②添加该改性剂后，产品外观漂亮，手感细腻；折叠、缠绕及加工更方便。

具体实施方式

以下对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明的一种亚纳米增强增韧透明母料，包含亚纳米粉体、分散剂、润滑剂、偶联剂、热稳定剂、抗氧剂为和载体树脂；以重量百分比计，亚纳米粉体为70％至85％，分散剂为1％至5％，润滑剂为0.3％至1％，偶联剂为1％至3％，热稳定剂为0.3％至0.5％，抗氧剂为0.1％至0.5％，载体树脂为10％至25％。

上述的亚纳米粉体为平均粒径小于500纳米的沉淀硫酸钡。

上述的分散剂为聚乙烯蜡，石蜡，EVA蜡，氧化聚乙烯蜡，蒙旦酸蜡，精蜡，微粉蜡，AClyc低分子量离聚物和超分散剂中的至少一种。

上述的润滑剂为EBS，改性EBS和油酸酰胺中的至少一种。

上述的偶联剂为硬脂酸、脂肪酸、硅烷、铝酸酯、钛酸酯、磷酸酯和硼酸酯中的至少一种。

上述的热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸钡中的至少一种。

上述的抗氧剂为1010抗氧剂、1076抗氧剂、264抗氧剂和300抗氧剂中的至少一种。

上述的载体树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性聚乙烯和茂金属聚乙烯中的至少一种。

本发明的一种亚纳米增强增韧透明母料的制备方法，以重量百分比计，将亚纳米粉体70％至85％投入到高速混合机中选择高速档进行搅拌并加热到105℃至115℃后，加入偶联剂1％至3％处理三分钟，然后加入润滑剂0.3％至1％、热稳定剂0.3％至0.5％、抗氧剂0.1％至0.5％、分散剂1％至5％和载体树脂10％至25％，待高速混合机搅拌混合均匀后放料冷却，然后破碎，并通过挤出造粒设备在90℃至170℃下挤出造粒；挤出造粒设备为单螺杆挤出机、往复式挤出机，双螺杆挤出机，三螺杆挤出机，双阶挤出机或双转子挤出机。

实施例1：

按重量称取原料：平均粒径100纳米亚纳米沉淀硫酸钡70公斤，聚乙烯蜡2.3公斤，硬脂酸2公斤，EBS0.3公斤，硬脂酸锌0.3公斤，1010抗氧剂0.1公斤，线性聚乙烯LLDPE25公斤。

将亚纳米沉淀硫酸钡投入到高速混合机中高速搅拌并加热到110℃后，加入硬脂酸偶联剂处理三分钟，然后加入EBS、硬脂酸锌、1010抗氧剂，最后加入聚乙烯蜡和线性聚乙烯LLDPE，待高速混合机电流突然增大后放料冷却，然后破碎，加入单螺杆挤出机在140℃至170℃下挤出，水拉条切粒得到母料成品。

实施例2：

按重量称取原料：平均粒径200纳米亚纳米沉淀硫酸钡75公斤，氧化聚乙烯蜡2公斤，铝酸酯1.5公斤，改性EBS0.5公斤，硬脂酸钙0.5公斤，1076抗氧剂0.2公斤，低密度聚乙烯LDPE20.3公斤。

将亚纳米沉淀硫酸钡投入到高速混合机中高速搅拌并加热到110℃后，加入铝酸酯偶联剂处理三分钟，然后加入改性EBS、硬脂酸钙、1076抗氧剂，最后加入氧化聚乙烯蜡和低密度聚乙烯LDPE，待高速混合机电流突然增大后放料冷却，然后破碎，加入往复式挤出机在140℃至170℃下挤出，水拉条切粒得到母料成品。

实施例3：

按重量称取原料：平均粒径300纳米亚纳米沉淀硫酸钡80公斤，EVA蜡2公斤，钛酸酯2公斤，油酸酰胺0.5公斤，硬脂酸钡0.5公斤，264抗氧剂0.3公斤，高密度聚乙烯HDPE14.7公斤。

将亚纳米沉淀硫酸钡投入到高速混合机中高速搅拌并加热到110℃后，加入钛酸酯偶联剂处理三分钟，然后加入油酸酰胺、硬脂酸钡、264抗氧剂，最后加入EVA蜡和高密度聚乙烯HDPE，待高速混合机电流突然增大后放料冷却，然后破碎，加入双螺杆挤出机在110℃至150℃下挤出，风冷热切得到母料成品。

实施例4：

按重量称取原料：平均粒径400纳米亚纳米沉淀硫酸钡85公斤，AClyc低分子量离聚物1.1公斤，硼酸酯2.5公斤，油酸酰胺0.5公斤，硬脂酸锌0.5公斤，300抗氧剂0.4公斤，茂金属聚乙烯10公斤。

将亚纳米沉淀硫酸钡投入到失重式计量喂料料斗，将离聚物、硼酸酯、硬脂酸锌、抗氧剂和油酸酰胺在高速混合机混合均匀加入另一个失重式计量喂料料斗，茂金属聚乙烯投入另一个失重式计量喂料料斗，在90℃至130℃用双阶机挤出，风冷热切得到母粒样品。

实施例5

将上述实施例1至4中任一实施例的分散剂替换为蒙旦酸蜡，同样能实现本发明的技术效果。

实施例6

将上述实施例1至4中任一实施例的分散剂替换为精蜡，同样能实现本发明的技术效果。

实施例7

将上述实施例1至4中任一实施例的分散剂替换为微粉蜡，同样能实现本发明的技术效果。

实施例8

将上述实施例1至4中任一实施例的分散剂替换为超分散剂，同样能实现本发明的技术效果。

实施例9

将上述实施例1至8中任一实施例的偶联剂替换为脂肪酸，同样能实现本发明的技术效果。

实施例10

将上述实施例1至8中任一实施例的偶联剂替换为硅烷，同样能实现本发明的技术效果。

实施例11

将上述实施例1至8中任一实施例的偶联剂替换为磷酸酯，同样能实现本发明的技术效果。

本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (8)

1.一种亚纳米增强增韧透明母料，其特征是：包含亚纳米粉体、分散剂、润滑剂、偶联剂、热稳定剂、抗氧剂和载体树脂；以重量百分比计，所述的亚纳米粉体为70%至85%，所述的分散剂为1%至5%，所述的润滑剂为0.3%至1%，所述的偶联剂为1%至3%，所述的热稳定剂为0.3%至0.5%，所述的抗氧剂为0.1%至0.5%，所述的载体树脂为10%至25%；所述的亚纳米粉体为平均粒径小于500纳米的沉淀硫酸钡；所述的载体树脂为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性聚乙烯和茂金属聚乙烯中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种亚纳米增强增韧透明母料，其特征是：所述的分散剂为聚乙烯蜡，石蜡，EVA蜡，氧化聚乙烯蜡，蒙旦酸蜡，精蜡，微粉蜡和超分散剂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种亚纳米增强增韧透明母料，其特征是：所述的润滑剂为具有内外润滑功能的助剂；所述的偶联剂为具有偶联作用的助剂；所述的热稳定剂为硬脂酸盐；所述的抗氧剂为具有抗氧化效果的助剂。

4.根据权利要求3所述的一种亚纳米增强增韧透明母料，其特征是：所述的润滑剂为EBS，改性EBS和油酸酰胺中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的一种亚纳米增强增韧透明母料，其特征是：所述的偶联剂为脂肪酸、硅烷、铝酸酯、钛酸酯、磷酸酯和硼酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的一种亚纳米增强增韧透明母料，其特征是：所述的热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸钡中的至少一种。

7.根据权利要求3所述的一种亚纳米增强增韧透明母料，其特征是：所述的抗氧剂为1010抗氧剂、1076抗氧剂、264抗氧剂和300抗氧剂中的至少一种。

8.如权利要求1所述的一种亚纳米增强增韧透明母料的制备方法，其特征是：以重量百分比计，将亚纳米粉体70%至85%投入到高速混合机中选择高速档进行搅拌并加热到105^oC至115^oC后，加入偶联剂1%至3%处理三分钟，然后加入润滑剂0.3%至1%、热稳定剂0.3%至0.5%、抗氧剂0.1%至0.5%、分散剂1%至5%和载体树脂10%至25%，待高速混合机搅拌混合均匀后放料冷却，然后破碎，并通过挤出造粒设备在90^oC至170^oC下挤出造粒；所述的挤出造粒设备为单螺杆挤出机、往复式挤出机，双螺杆挤出机，三螺杆挤出机，双阶挤出机或双转子挤出机。